金屬表面受限的多組份超分子配位自組裝的研究

《金屬表面受限的多組份超分子配位自組裝的研究》是依託蘇州大學，由石子亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：金屬表面受限的多組份超分子配位自組裝的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：石子亮
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

近年來，金屬表面受限的超分子自組裝的研究已經被證明能夠為人們理解超分子化學提供直接的單分子甚至原子層次的關鍵信息，這將推動未來有機納米光電功能材料和器件的發展。有機分子和金屬的配位自組裝系統結合了有機分子的可設計性和配位鍵的較高的穩定性及相互識別性，是製備有套用前景的超分子結構的尤為合適的研究體系。但是，當組裝系統包含多種組份（分子、金屬配位原子）時，多種非共價互作用之間的合作和競爭，其動力學和熱力學的相關機制相互影響，這使得如何可控地獲得自組裝產物成為多組份組裝中的難題。本項目擬利用變溫超高真空掃描隧道顯微鏡研究限制在金屬表面上的多組份超分子配位自組裝。我們將通過設計分子，選擇金屬配位原子，控制自組裝過程等實驗手段，力圖建立對超分子自組裝系統中的多種配位互作用間的自選擇、自意識機制的分子分辨上的描述；並在此基礎上，實現可控地製備表面多組份超分子納米結構。

結題摘要

該研究計畫的主要研究課題為金屬表面受限的多組份超分子配位自組裝。通過三年的工作，我們利用超高真空掃描隧道顯微鏡在單原子、分子層次系統描述了分子金屬配位鍵（也包括其它非共價鍵）在對多組份自組裝系統的動力學和熱力學的控制，製備了一系列表面（金屬）有機低維納米結構，並在第一性原理計算的幫助下，討論了相關的組裝機制及結構的物理化學性質。重要結果包括：1.通過動力學控制的方法（即控制分子的蒸發順序），我們討論了一種porphyrin分子與一種以Terpyridine為功能基團的雙組分組裝。我們證明了其中配位金屬Fe的構型是實現該動力學控制的關鍵因素。2. 利用一類“軟分子”的結構可調性，我們成功實現了在不同溫度下對其結構的調節以控制它們與Coronene分子的雙組分組裝。3. 我們證明了“軟分子”在表面的組裝體中存在著應力，而通過加入另一類分子作為“調製體（modulator）”，我們實現了對“軟分子”的組裝體的尺寸的調節。以上實驗結果在動力學和分子選擇兩個方面上成功實現了對多組份（配位）組裝體系的結構調控，由此而產生的新型的納米組裝結構及其物理化學性質有可能為未來納米分子電子器件的製備和性質的實現提供理論依據。而其組裝過程的單分子層次的研究也為實現精確的納米材料器件的形貌、功能的控制提供了機制原理上的解釋。